(57)【要約】【課題】セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に放熱用の金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を容易に且つ安価に製造することができる、金属−セラミックス接合回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス基板１２の一方の面に回路用金属板１４’が接合するとともに他方の面に金属ベース板１６が接合した金属−セラミックス接合基板１０’を製造し、この金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジスト２６を形成し、このレジストにレーザー光を照射することによりレジストの不要部分を除去した後、回路用金属板および金属ベース板の表面が露出している部分をエッチングして、セラミックス基板の一方の面に金属回路板１４が接合するとともに他方の面に金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板１０を製造する。【選択図】図３Ｂ
2013030523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が接合するとともに他方の面に金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合基板を製造し、この金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジストを形成し、このレジストにレーザー光を照射することによりレジストの不要部分を除去した後、回路用金属板および金属ベース板の表面が露出している部分をエッチングして、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を製造することを特徴とする、金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属−セラミックス接合基板が、前記セラミックス基板の一方の面に前記回路用金属板が直接接合するとともに他方の面に前記金属ベース板が直接接合した金属−セラミックス接合基板であり、前記金属−セラミックス接合回路基板が、前記セラミックス基板の一方の面に前記金属回路板が直接接合するとともに他方の面に前記金属ベース板が直接接合した金属−セラミックス接合回路基板であることを特徴とする、請求項１に記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属−セラミックス接合基板が、鋳型の内部に前記セラミックス基板を配置し、金属溶湯を鋳型の内部に注湯して前記セラミックス基板の両面に接触させた後に冷却して固化させることによって製造されることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記回路用金属板および前記金属ベース板の上面を覆うように形成されたレジストの部分を、前記回路用金属板の上面を覆う平面領域である第１の領域と、前記金属ベース板の上面を覆う段差を含む平面領域である第２の領域と、第１の領域と第２の領域の間の傾斜面を含む領域である第３の領域に分割し、それぞれの領域毎に前記レーザー光の高さ方向の焦点深度を調整して前記レーザー光を照射することを特徴とする、請求項３に記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記レーザー光の照射が、炭酸ガスレーザー照射装置またはＹｂレーザー照射装置によって行われることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記レジストを形成する前に、前記回路用金属板および金属ベース板の表面を研磨することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記レジストを形成する前に、前記金属ベース板のエッジ部をＲ状に面取りすることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記面取りがＲ０．１５〜５．０ｍｍになるように行われることを特徴とする、請求項７に記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記レジストの形成が、スプレーコートにより前記回路用金属板および前記金属ベース板の全面にレジストインクを塗布して硬化させることによって行われることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記レジストを形成する前に、前記金属−セラミックス接合基板を予め加熱することを特徴とする、請求項９に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項１１】
前記レジストインクが、アクリルポリマーを含有する紫外線硬化型のレジストインクまたはアリカリ除去タイプのレジストインクであることを特徴とする、請求項９または１０に記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
【請求項１２】
前記回路用金属板および前記金属ベース板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の金属−セラミックス接合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属−セラミックス接合回路基板の製造方法に関し、特に、セラミックス基板の一方の面に電子部品搭載用の金属板（金属回路板）が形成され、他方の面に放熱用の金属ベース板が形成された金属−セラミックス接合回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、電車、工作機械などの大電流を制御するために使用されている従来のパワーモジュールでは、ベース板と呼ばれている金属板または複合材の一方の面に金属−セラミックス絶縁基板が半田付けにより固定され、この金属−セラミックス絶縁基板上に半導体チップが半田付けにより固定されている。また、ベース板の他方の面（裏面）には、ねじ止めなどにより熱伝導グリースを介して金属製の放熱フィンや冷却ジャケットが取り付けられている。
【０００３】
この金属−セラミックス絶縁基板へのベース板や半導体チップの半田付けは加熱により行われるため、半田付けの際に接合部材間の熱膨張係数の差によりベース板の反りが生じ易い。また、半導体チップから発生した熱は、金属−セラミックス絶縁基板と半田とベース板を介して放熱フィンや冷却ジャケットにより空気や冷却水に逃がされるため、半田付けの際にベース板の反りが生じると、放熱フィンや冷却ジャケットをベース板に取り付けたときのクリアランスが大きくなり、放熱性が極端に低下する。さらに、半田自体の熱伝導率が低いため、大電流を流すパワーモジュールでは、より高い放熱性が求められている。
【０００４】
これらの問題を解決するため、セラミックス基板の一方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース板が直接接合するとともに、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる回路用金属板が直接接合した金属−セラミックス接合基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この金属−セラミックス接合基板は、鋳型の内部にセラミックス基板を配置し、アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を鋳型の内部に注湯してセラミックス基板の両面に接触させた後に冷却して固化させること（所謂溶湯接合）によって製造することができる。
【０００５】
このような金属−セラミックス接合基板を使用して金属−セラミックス回路基板を製造するために、セラミックス基板に接合した回路用金属板および金属ベース板の表面を研磨および機械加工した後、回路用金属板上にＵＶ硬化型レジストインクを回路パターン形状にスクリーン印刷してＵＶ硬化させることによって回路パターン形状のレジストを形成するとともに、金属ベース板の全面に熱硬化型レジストをディスペンサーで塗布して熱硬化させることによって金属ベース板の全面にレジストを形成した後に金属ベース板の端部に耐薬品のテープを貼った後、金属−セラミックス接合基板（ワーク）をエッチング治具に固定してエッチングし、その後、エッチング治具からワークを外した後、レジストを剥離するとともにテープを剥がしている。
【０００６】
一方、導体となる金属箔上にレジストを被覆し、レーザー照射してレジストの所定部分を除去した後に、エッチングによりパターンを形成してプリント配線板を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７４４３４号公報（段落番号００１３〜００１５）
【特許文献２】特開平１０−２７０８２６号公報（段落番号０００７〜０００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に放熱用の金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を製造する場合には、平板状のプリント配線基板と異なり、エッチング前に、回路用金属板上に回路パターン形状のレジストを形成するだけでなく、金属ベース板の表面にレジストを形成する必要があり、また、レジストを形成した金属ベース板の端部に手作業でテープを貼る必要があるので、労力や時間がかかり、コストが高くなる。
【０００９】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に放熱用の金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を容易に且つ安価に製造することができる、金属−セラミックス接合回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が接合するとともに他方の面に金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合基板を製造し、この金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジストを形成し、このレジストにレーザー光を照射することによりレジストの不要部分を除去した後、回路用金属板および金属ベース板の表面が露出している部分をエッチングすることにより、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に放熱用の金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を容易に且つ安価に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が接合するとともに他方の面に金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合基板を製造し、この金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジストを形成し、このレジストにレーザー光を照射することによりレジストの不要部分を除去した後、回路用金属板および金属ベース板の表面が露出している部分をエッチングして、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を製造することを特徴とする。
【００１２】
この金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、金属−セラミックス接合基板が、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が直接接合するとともに他方の面に金属ベース板が直接接合した金属−セラミックス接合基板であり、金属−セラミックス接合回路基板が、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が直接接合するとともに他方の面に金属ベース板が直接接合した金属−セラミックス接合回路基板であるのが好ましい。また、金属−セラミックス接合基板が、鋳型の内部にセラミックス基板を配置し、金属溶湯を鋳型の内部に注湯してセラミックス基板の両面に接触させた後に冷却して固化させることによって製造されるのが好ましい。
【００１３】
また、上記の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、回路用金属板および金属ベース板の上面を覆うように形成されたレジストの部分を、回路用金属板の上面を覆う平面領域である第１の領域と、金属ベース板の上面を覆う段差を含む平面領域である第２の領域と、第１の領域と第２の領域の間の傾斜面を含む領域である第３の領域に分割し、それぞれの領域毎にレーザー光の高さ方向の焦点深度を調整してレーザー光を照射するのが好ましい。また、レーザー光の照射が、炭酸ガスレーザー照射装置またはＹｂレーザー照射装置によって行われるのが好ましい。
【００１４】
また、上記の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、レジストを形成する前に、回路用金属板および金属ベース板の表面を研磨するのが好ましい。また、レジストを形成する前に、金属ベース板のセラミックス基板のエッジ部をＲ状に面取りするのが好ましく、この面取りがＲ０．１５〜５．０ｍｍになるように行われるのが好ましい。
【００１５】
さらに、上記の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、レジストの形成が、スプレーコートにより回路用金属板および金属ベース板の全面にレジストインクを塗布して硬化させることによって行われるのが好ましい。この場合、レジストを形成する前に、金属−セラミックス接合基板を予め加熱するのが好ましい。また、レジストインクが、アクリルポリマーを含有する紫外線硬化型のレジストインクまたはアリカリ除去タイプのレジストインクであるのが好ましい。
【００１６】
また、上記の金属−セラミックス接合回路基板の製造方法において、回路用金属板および金属ベース板が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が接合するとともに他方の面に放熱用の金属ベース板が接合した金属−セラミックス接合回路基板を容易に且つ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態により製造される金属−セラミックス接合回路基板の一例を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの金属−セラミックス接合回路基板の平面図である。
【図１Ｃ】図１ＢのＩＣ−ＩＣ線断面図である。
【図２Ａ】図１Ａ〜図１Ｃの金属−セラミックス接合回路基板の製造に使用する鋳型の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの鋳型の断面図である。
【図３Ａ】図２Ａ〜図２Ｂの鋳型を使用して製造した金属−セラミックス接合基板の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図４】実施例３〜８のセラミックス基板のレーザー照射による強度の影響を調べるために、セラミックス基板に形成するレーザー照射領域を説明する図である。
【図５】実施例３〜８および比較例３のセラミックス基板の３点曲げ抗折強度の測定方法を説明する図である。
【図６】実施例３〜８のセラミックス基板の３点曲げ抗折強度の平均値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態では、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が（直接）接合するとともに他方の面に放熱用の金属ベース板が（直接）接合した金属−セラミックス接合基板を製造し、この金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を覆うようにレジストを形成し、このレジストにレーザー光を照射することによりレジストの不要部分を除去した後、回路用金属板および金属ベース板の表面が露出している部分をエッチングして、セラミックス基板の一方の面に金属回路板が（直接）接合するとともに他方の面に金属ベース板が（直接）接合した金属−セラミックス接合回路基板を製造する。
【００２０】
この金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態によって、例えば、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、略矩形のセラミックス基板１２の一方の面にセラミックス基板１２より小さい平面形状の略矩形の金属回路板１４が直接接合するとともに、セラミックス基板１２の一他方の面にセラミックス基板１２より大きい平面形状の略矩形の金属ベース板１６が直接接合した金属−セラミックス接合回路基板１０を製造することができる。
【００２１】
この金属−セラミックス接合回路基板１０は、例えば、図２Ａ〜図２Ｂに示す鋳型２０を使用して、セラミックス基板の一方の面に回路用金属板が直接接合するとともに他方の面に金属ベース板が直接接合した金属−セラミックス接合基板を製造した後、回路用金属板および金属ベース板の不要部分をエッチングすることによって製造することができる。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｂに示すように、鋳型２０は、平面形状が略矩形の下側鋳型部材２２と、この下側鋳型部材２２の蓋体としての略平板状の上側鋳型部材２４とから構成されている。下側鋳型部材２２の底面には、金属ベース板を形成するための凹部（金属ベース板形成部）２２ａが形成され、この凹部２２ａの底面には、セラミックス基板を収容するための凹部（セラミックス基板収容部）２２ｂが形成され、この凹部２２ｂの底面には、回路用金属板を形成するための凹部（回路用金属板形成部）２２ｃが形成されている。上側鋳型部材２４には、鋳型２０内に溶湯を注湯するための注湯口２４ａが形成されている。なお、下側鋳型部材２２には、金属ベース板形成部２２ａと回路用金属板形成部２２ｃとの間に延びる（図示しない）溶湯流路（湯道）が形成され、セラミックス基板収容部２２ｂ内にセラミックス基板を収容したときにも金属ベース板形成部２２ａと回路用金属板形成部２２ｃとの間が連通するようになっている。
【００２３】
この鋳型２０の内部にセラミックス基板１２を配置し、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属の溶湯を鋳型２０の内部に注湯してセラミックス基板１２の両面に接触させた後に冷却して固化させることによって金属−セラミックス接合基板を製造すると、図３Ａに示すように、セラミックス基板１２の一方の面に回路用金属板１４’が直接接合するとともに他方の面に金属ベース板１６が直接接合しているが、鋳型２０の金属ベース板形成部２２ａと回路用金属板形成部２２ｃとの間に延びる溶湯流路（湯道）に充填された金属の溶湯によって、回路用金属板１４’と金属ベース板１６の間が同じ金属によって接続されており、この接続部１８などの不要な部分をエッチングして除去する必要がある。
【００２４】
そのため、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態では、図３Ｂに示すように、金属−セラミックス接合基板の回路用金属板１４’および金属ベース板１６の表面を覆うようにレジスト２６を形成し、このレジスト２６にレーザー光を照射することにより、レジスト２６の不要部分（金属回路板１４を形成するために不要な部分に対応する部分や接続部１８に対応する部分など）を除去した後、回路用金属板１４’および金属ベース板１６の表面が露出している部分（金属回路板１４を形成するために不要な部分や接続部１８など）をエッチングして除去する。
【００２５】
なお、金属−セラミックス接合基板では、平板状のプリント配線基板と異なり、表面の段差が大きい凹凸形状であるため、金属ベース板１６のエッジ部においてレジスト２６の膜厚が不均一になり、その後のエッチング工程で薬液に耐えられず、エッチング不良を起こすおそれがある。
【００２６】
そのため、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施の形態では、レジスト２６を形成する前に、金属ベース板１６のエッジ部をＲ状に面取りするのが好ましく、この面取りがＲ０．１５〜５．０ｍｍになるように行われるのが好ましく、Ｒ０．１５〜１．０ｍｍになるように行われるのがさらに好ましい。また、金属回路板１４および金属ベース板１６の寸法精度を向上させるとともに回路用金属板１４’および金属ベース板１６へのレジスト２６の密着性を向上させるために、レジスト２６を形成する前に、回路用金属板１４’および金属ベース板１６の表面を研磨するのが好ましい。また、レジスト２６の形成が、スプレーコートにより回路用金属板１４’および金属ベース板１６の全面にレジストインクを塗布して硬化させることによって行われるのが好ましい。この場合、レジストインクが、アクリルポリマーを含有する紫外線硬化型のレジストインクまたはアリカリ除去タイプのレジストインクであるのが好ましい。さらに、レジストを形成する前に、金属−セラミックス接合基板を予め加熱するのが好ましい。
【００２７】
また、金属−セラミックス接合基板では、平板状のプリント配線基板と異なり、表面の段差が大きい凹凸形状であるため、スプレーコートにより回路用金属板１４’および金属ベース板１６の全面にレジストインクを塗布して硬化させて、回路用金属板１４’および金属ベース板１６の表面を覆うようにレジスト２６を形成した場合に、セラミックス基板１２の縁面と金属ベース板１６の間の段差部などにレーザー照射してレジスト２６の不要部分を除去することが困難になる場合がある。なお、ワークの表面の凹凸形状に追従するようにワーク固定台の高さを上下に移動させるなどによってワークに焦点を合わせる機能を有するレーザー加工機もあるが、ワークの表面の凹凸形状に合わせた三次元のパターンデータを作成してレーザー加工機に入力するのに非常に時間と手間がかかる。
【００２８】
そのため、レジスト２６の不要部分を除去する方法として、回路用金属板１４’および金属ベース板１６の上面を覆うように形成されたレジスト２６の部分を、回路用金属板１４’の上面を覆う平面領域である第１の領域Ａと、金属ベース板１６の上面を覆う段差を含む平面領域である第２の領域Ｂと、第１の領域Ａと第２の領域Ｂの間の傾斜面を含む領域である第３の領域Ｃに分割し、それぞれの領域毎にレーザー光の高さ方向の焦点深度を調整してレーザー光を照射するのが好ましい。この場合、レーザー光の高さ方向の焦点深度は、第１の領域Ａでは回路用金属板１４’の上面、第２の領域Ｂでは金属ベース板１６の上面、第３の領域Ｃでは回路用金属板１４’の上面と金属ベース板１６の上面とほぼ中間の高さに調整するのが好ましい。この方法では、二次元（座標）のパターンデータを作成してレーザー加工機に入力すればよいので、パターンデータの作成と入力が簡単であり、三次元のパターンデータを作成してレーザー加工機に入力する場合と比べて１／２〜１／３の時間で済む。
【００２９】
また、レーザー光の照射が、炭酸ガスレーザー照射装置またはＹｂレーザー照射装置によって行われるのが好ましい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明による金属−セラミックス接合回路基板の製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００３１】
［実施例１］
図２Ａ〜図２Ｂに示す鋳型２０と同様の鋳型のセラミックス基板収容部内にＡｌＮからなるセラミックス基板を収容した後、金属ベース板形成部内にアルミニウム溶湯を注湯し、溶湯流路を介して回路用金属板形成部までアルミニウム溶湯を充填し、その後、冷却してアルミニウム溶湯を固化させること（所謂溶湯接合法）により、セラミックス基板の一方の面に金属ベース板が直接接合するとともに他方の面に回路用金属板が直接接合した金属−セラミックス接合基板を製造した。
【００３２】
このようにして製造した金属−セラミックス接合基板の回路用金属板および金属ベース板の表面を機械研磨して平坦にした後、回路用金属板および金属ベース板の表面（全面）に、アクリル系のエッチングレジストインクを希釈剤（プロピレングリコールモノメチルエーテル）で希釈比６：４（レジストインク：希釈剤）に希釈してスプレーコータにより塗布し、温風循環オーブンにより６０℃で１０分間加熱してレジストインクを硬化させ、厚さ２５μｍのレジストを形成した。
【００３３】
このように回路用金属板および金属ベース板の表面（全面）にレジストが形成された金属−セラミックス接合基板を用意し、レーザー照射により回路用金属板の表面に幅１．６ｍｍの２本のレジストのラインが１ｍｍ間隔で形成されるように、出力３０ＷのＹｂレーザー（キーエンス社製のＦ３００ＦＡＹｂ）によりレジストにレーザーを照射してレジストの所定の部分を除去した後、形成されたレジストのラインの一方について長手方向に１ｍｍ間隔で離間した１５箇所でレジストのラインの幅を測定したところ、最小値は１．６０ｍｍ、最大値は１．７０ｍｍ、平均値は１．６５ｍｍであった。
【００３４】
［実施例２］
レジストの厚さを１５μｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、回路用金属板および金属ベース板の表面（全面）にレジストが形成された金属−セラミックス接合基板を用意し、レーザー照射により形成されたレジストのラインについて長手方向に１ｍｍ間隔で離間した１５箇所で２本のレジストのラインの間隔を測定したところ、最小値は１．０７ｍｍ、最大値は１．１２ｍｍ、平均値は１．０９ｍｍであった。
【００３５】
［比較例１］
実施例１と同様の方法により製造した金属−セラミックス接合基板の回路用金属板の表面に、スクリーン印刷により幅１．６ｍｍの２本のレジストのラインが１ｍｍ間隔で形成されるように、スクリーン印刷機のスキージをラインと平行に移動させ、形成されたレジストのラインの一方について長手方向に１ｍｍ間隔で離間した１５箇所でレジストのラインの幅を測定したところ、最小値は１．６６ｍｍ、最大値は１．７１ｍｍ、平均値は１．６８ｍｍであった。
【００３６】
［比較例２］
スクリーン印刷機のスキージをラインと直交する方向に移動させた以外は、比較例１と同様の方法により、形成されたレジストのラインの一方について長手方向に１ｍｍ間隔で離間した１５箇所でレジストのラインの幅を測定したところ、最小値は１．６８ｍｍ、最大値は１．７９ｍｍ、平均値は１．７５ｍｍであった。
【００３７】
上述した実施例１〜２および比較例１〜２の結果から、実施例１〜２のようにＹｂレーザーによるレーザー照射により形成したアクリル系レジストのラインの直線性は、比較例１〜２のようにスクリーン印刷により形成したアクリル系レジストのラインの直線性と同等以上であることがわかった。
【００３８】
また、実施例１〜２および比較例１〜２の金属−セラミックス接合基板について、エッチング液として塩化第２鉄溶液（比重１．４ｇ／ｍＬ）を使用してエッチングしたところ、実施例１〜２のようにレーザー照射によりレジストのラインを形成した場合と、比較例１〜２のようにスクリーン印刷によりレジストのラインを形成した場合では、エッチングによるラインの直線性の差異はみられなかった。
【００３９】
［実施例３］
セラミックス基板上のレジストをレーザー照射で除去したときに、セラミックス基板にレーザーが照射される可能性があるため、以下のように、レーザー照射によるセラミックス基板の強度の影響について調べた。
【００４０】
まず、図４（ａ）に示すように、セラミックス基板として９０ｍｍ×８０ｍｍ×０．６ｍｍのＡｌＮ基板１１２の一方の面の略中心を通るように金型により縦横に溝１１２ａを形成し、図４（ｂ）に示すように４分の１に分割した後、出力３０ＷのＹｂレーザー（キーエンス社製のＦ３００ＦＡＹｂ）により、出力４０％、スキャン速度３０００ｍｍ／秒で、分割したセラミックス基板１１２’の一方の面の中心線を通る線幅約１ｍｍ（スポット径６０μｍで平行に１７本スキャンさせて線幅約１ｍｍとした）のレーザー照射領域１１２’ａを形成した。
【００４１】
このようにしてレーザー照射領域１１２’ａを形成した５枚のセラミックス基板１１２’を用意し、図５に示すように、それぞれのセラミックス基板１１２’をレーザー照射領域１１２’ａを下側にして、一対の下部支点１２０上に載せ、負荷速度０．５ｍｍ／分、スパン間距離３０ｍｍの測定条件下でセラミックス基板１１２’のレーザー照射領域１１２’ａと反対側（上側）に垂直に上部支点１２２が当たるように負荷することによって３点曲げ抗折強度を測定したところ、最大値は３６０ＭＰａ、最小値は３３１ＭＰａ、平均値は３４６ＭＰａであった。
【００４２】
［実施例４］
Ｙｂレーザーの出力を３０％とした以外は、実施例３と同様の方法により、レーザー照射領域１１２’ａを形成した５枚のセラミックス基板を用意し、３点曲げ抗折強度を測定したところ、最大値は５３０ＭＰａ、最小値は４２４ＭＰａ、平均値は４６５ＭＰａであった。
【００４３】
［実施例５］
Ｙｂレーザーの出力を３０％とし、スキャン速度を８０００ｍｍ／秒とした以外は、実施例３と同様の方法により、レーザー照射領域１１２’ａを形成した５枚のセラミックス基板を用意し、３点曲げ抗折強度を測定したところ、最大値は５６３ＭＰａ、最小値は４８９ＭＰａ、平均値は５１４ＭＰａであった。
【００４４】
［実施例６〜７］
Ｙｂレーザーの代わりに出力３０ＷのＣＯ２レーザー（キーエンス社製のＭＬ−Ｚ９５００（波長１０．６μｍ））を使用し、レーザーの出力を８０％とし、スキャン速度をそれぞれ４００ｍｍ／秒（実施例６）および２０００ｍｍ／秒（実施例７）とした以外は、実施例３と同様の方法により、レーザー照射領域１１２’ａを形成した５枚のセラミックス基板を用意し、３点曲げ抗折強度を測定したところ、実施例６では、最大値は５６６ＭＰａ、最小値は５３６ＭＰａ、平均値は５５１ＭＰａ、実施例７では、最大値は５５５ＭＰａ、最小値は５３２ＭＰａ、平均値は５４６ＭＰａであった。
【００４５】
［実施例８］
分割したセラミックス基板の一方の面の中心線を通る線幅約１ｍｍ（スポット径６０μｍで（梯子状に）直交させてスキャンさせて線幅約１ｍｍとした）のレーザー照射領域１１２’ａを形成した以外は、実施例７と同様の方法により、レーザー照射領域１１２’ａを形成した５枚のセラミックス基板を用意し、３点曲げ抗折強度を測定したところ、最大値は５６３ＭＰａ、最小値は５３９ＭＰａ、平均値は５５１ＭＰａであった。
【００４６】
［比較例３］
レーザー照射領域１１２’ａを形成しない以外は、実施例３と同様の方法により、５枚のセラミックス基板を用意し、３点曲げ抗折強度を測定したところ、最大値は５６９ＭＰａ、最小値は５３２ＭＰａ、平均値は５５９ＭＰａであった。
【００４７】
実施例３〜８および比較例３のＡｌＮ基板の３点曲げ抗折強度の平均値を図６に示す。なお、ＡｌＮ基板の３点曲げ抗折強度は、３００ＭＰａ以上であるのが好ましく、４００ＭＰａ以上であるのがさらに好ましく、５００ＭＰａ以上であるのが最も好ましいが、ＣＯ２レーザーによりレーザー照射した場合にはＡｌＮ基板の強度が低下しない。
【００４８】
また、実施例１と同様の方法によって作製した金属−セラミックス接合基板について、実施例３〜８においてレーザー照射領域１１２’ａを形成した際の照射条件と同じ条件で、レジストにレーザー光を照射したところ、その照射部分のレジストを除去することができた。
【００４９】
［実施例９］
図２Ａ〜図２Ｂに示す鋳型２０と同様の鋳型のセラミックス基板収容部内にＡｌＮからなるセラミックス基板を収容した後、金属ベース板形成部内にアルミニウム溶湯を注湯し、溶湯流路を介して回路用金属板形成部までアルミニウム溶湯を充填し、その後、冷却してアルミニウム溶湯を固化させること（所謂溶湯接合法）により、セラミックス基板の一方の面に金属ベース板が直接接合するとともに他方の面に回路用金属板が直接接合した金属−セラミックス接合基板を製造した。
【００５０】
このようにして製造した金属−セラミックス接合基板の回路用金属板の表面および金属ベース板のセラミックス基板との接合面と反対側の面を機械研磨して平坦にした後、金属ベース板のセラミックス基板との接合面と反対側の面の４辺（エッジ部）をＲ状に面取りし（手作業によるバフ研磨によってＲ０．２ｍｍとし）、温風循環オーブンにより６０℃で１０分間加熱（プレヒート）した後、金属ベース板の表面（全面）に、厚さ約１５μｍのレジストを形成するために、アクリル系のエッチングレジストインクを希釈剤（プロピレングリコールモノメチルエーテル）で希釈比６：４（レジストインク：希釈剤）に希釈してスプレーコートにより塗布し、温風循環オーブンにより８０℃で１０分間加熱してレジストインクを硬化させ、エッジ部の厚さが１０μｍで平面部（セラミックス基板と反対側の平面部）の厚さが２０μｍのレジストを形成した。
【００５１】
このように金属ベース板の全面にレジストが形成された４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、それぞれの金属−セラミックス接合基板の金属ベース板の表面のレジストに、エッチング液として３５℃の塩化第２鉄溶液（比重１．４ｇ／ｍＬ）を１０分間×３回スプレーして、金属ベース板のセラミックス基板と反対側の４辺（エッジ部）の腐食の有無を調べた。それぞれの金属−セラミックス接合基板の金属ベース板のセラミックス基板と反対側の全辺数（４辺×４枚）に対する腐食した辺の数をエッジ腐食率（％）とすると、エッジ腐食率は２５％であった。なお、本実施例では、手作業によるバフ研磨を行ったため、金属ベース板のエッジ部のＲ状の面取りにばらつきがあり、エッジ腐食率が２５％になったと推測される。
【００５２】
［比較例４］
金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とした以外は、実施例９と同様の方法により、エッジ部の厚さが２μｍで平面部の厚さが１８μｍのレジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は１００％であった。
【００５３】
［比較例５］
金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とし、レジストインクの希釈比をそれぞれ５：５とした以外は、実施例９と同様の方法により、レジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は１００％であった。
【００５４】
［比較例６］
金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とし、レジストインクの希釈比をそれぞれ４：６とした以外は、実施例９と同様の方法により、エッジ部の厚さが２μｍで平面部の厚さが２３μｍのレジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は１００％であった。
【００５５】
［比較例７］
金属ベース板の４辺をＲ状に面取りする代わりにＣ状に面取り（ＣカットによりＣ０．２５）し、レジストインクの希釈比をそれぞれ４：６とした以外は、実施例９と同様の方法により、エッジ部の厚さが２μｍで平面部の厚さが２４μｍのレジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は９４％であった。
【００５６】
［比較例８］
プレヒートの温度を８０℃とし、金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とした以外は、実施例９と同様の方法により、エッジ部の厚さが３μｍで平面部の厚さが１５μｍのレジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は５０％であった。
【００５７】
［比較例９］
プレヒートの温度を８０℃とし、金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とし、レジストインクの希釈比をそれぞれ５：５とした以外は、実施例９と同様の方法により、レジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は７５％であった。
【００５８】
［比較例１０］
プレヒートの温度を８０℃とし、金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とし、レジストインクの希釈比をそれぞれ４：６とした以外は、実施例９と同様の方法により、エッジ部の厚さが７μｍで平面部の厚さが２０μｍのレジストを形成した４枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、エッジ腐食率は８８％であった。
【００５９】
比較例５〜７のように、金属−セラミックス接合基板の温度を予め８０℃に加熱すれば、スプレーされたレジストインクが着床後短時間でレジストインクの溶剤分が揮発してチクソ性が上昇し、スプレーで付着したままの膜厚が維持されることが推測されたが、比較例５〜７の結果から、金属ベース板のエッジ部のレジストの膜厚が数μｍ以下であり、耐エッチング性として不十分であるため、金属ベース板のエッジ部のレジストの膜厚を十分に確保することが必要であることがわかる。一方、実施例９のように、金属ベース板のエッジ部をＲ状に面取りすれば、金属ベース板のエッジ部のレジストを厚くすることができる。なお、エッジ部のレジストを厚くするためにはレジストインクの粘度が高い方がよい。
【００６０】
［実施例１０〜１１、比較例１１］
研磨材を混入した樹脂製のカップブラシをフライスに取り付けて、３６００ｒｐｍ、２５０ｍｍ／分（金属−セラミックス接合基板１枚当たり約３０秒）の条件で、それぞれウェット加工により金属ベース板のＲ状の面取り（Ｒ寸法：０．２〜０．３ｍｍ）（実施例１０）およびドライ加工によりＲ状の面取り（Ｒ寸法：０．４〜０．６ｍｍ）（実施例１１）を行った以外は、実施例９と同様の方法により、レジストを形成した１０枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、それぞれ４枚（実施例１０）および６枚（実施例１１）の金属−セラミックス接合基板について、エッジ腐食率を調べたところ、実施例１０および１１のいずれもエッジ腐食率は０％であった。また、金属ベース板の面取りを行わずに略直角のエッジ部とした以外は、実施例９と同様の方法により、３枚の金属−セラミックス接合基板を用意し、エッジ腐食率を調べたところ、腐食した辺の数は９であり、エッジ腐食率は７５％であった。
【符号の説明】
【００６１】
１０  金属−セラミックス接合回路基板
１０’  金属−セラミックス接合基板
１２  セラミックス基板
１４  金属回路板
１４’  回路用金属板
１６  金属ベース板
２０  鋳型
２２  下側鋳型部材
２２ａ  凹部（金属ベース板形成部）
２２ｂ  凹部（セラミックス基板収容部）
２２ｃ  凹部（回路用金属板形成部）
２４  上側鋳型部材
２４ａ  注湯口
２６  レジスト
１１２  セラミックス基板（ＡｌＮ基板）
１１２ａ  溝
１１２’  分割したセラミックス基板
１１２’ ａ  レーザー照射領域
１２０  下部支点
１２２  上部支点
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2013030523.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
2013030523.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2013030523.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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